Three.js là gì? Tổng quan thư viện ThreeJS cho người mới

Bạn muốn đưa những hoạt ảnh 3D thú vị vào trong website của mình nhưng không muốn phải tác động quá nhiều đến mã nguồn? Đừng lo vì đã có Three.js, công cụ hàng đầu hỗ trợ tích hợp đồ họa 3D trên các nền tảng browser. Vậy Three.js là gì, nó hoạt động ra sao và làm thế nào để bắt đầu sử dụng? Hãy cùng tìm hiểu về thư viện đồ họa 3D này nhé!

Giới thiệu về Three.js

Three.js là một thư viện JavaScript mã nguồn mở, giúp các nhà phát triển dễ dàng xây dựng các đối tượng 3D trên WebGL mà không cần đến các plugin bên ngoài. Với sự hỗ trợ đa nền tảng và khả năng tương thích cao, Three.js đã trở thành công cụ đắc lực cho các nhà phát triển game, lập trình ứng dụng và trải nghiệm tương tác trên web.

WebGL là gì?

WebGL (Web Graphics Library) có thể hiểu là một loại API để vẽ 3D. Chính xác hơn thì WebGL sẽ tạo các hình ảnh 3D từ code mà lập trình viên viết ra bằng ThreeJS. Với vai trò là 1 rasterization engine ở mức độ web, WebGL khi kết hợp với ThreeJS có thể tạo nên những gì bạn muốn từ những hình ảnh raster mà không cần phải tạo platform hay application.

Các thành phần chính của Three.js

Three.js được xây dựng dựa trên 7 thành phần chính sau đây:

Scene

Scene là nơi diễn ra toàn bộ hoạt động trong không gian 3D. Đây giống như sân khấu, nơi các đối tượng được thêm vào và sắp xếp để hiển thị. Bạn có thể tưởng tượng scene như một không gian trống, nơi bạn tự do sắp đặt các thành phần như ánh sáng, camera và mô hình 3D.

Camera

Camera là thành phần để quan sát scene. Three.js cung cấp hai loại camera chính:

PerspectiveCamera: Thích hợp để tạo góc nhìn thứ nhất.
OrthographicCamera: Thường dùng trong các ứng dụng không cần phối cảnh.

Renderer

Renderer chịu trách nhiệm hiển thị nội dung từ scene thông qua camera. Đây là bước cuối cùng để biến dữ liệu thành hình ảnh hiển thị trên trình duyệt. Renderer trong Three.js hỗ trợ nhiều hiệu ứng ánh sáng và bóng đổ.

Mash

Mash là sự kết hợp giữa Geometry (hình dạng) và Material (vật liệu), giúp tạo ra các đối tượng 3D có thể nhìn thấy và tương tác. Mesh là thành phần cốt lõi của Three.js, thường được sử dụng để tạo ra các hình khối như hình hộp, cầu, hoặc các mô hình phức tạp hơn.

Geometry

Geometry định nghĩa hình dạng và cấu trúc của các đối tượng 3D. Three.js cung cấp các hình dạng cơ bản như hình hộp, hình cầu, và hình trụ. Ngoài ra, bạn cũng có thể tự thiết kế geometry riêng theo nhu cầu.

Material

Material quyết định cách ánh sáng tương tác với bề mặt của đối tượng. Three.js hỗ trợ nhiều loại material như BasicMaterial, LambertMaterial và PhongMaterial, giúp bạn dễ dàng điều chỉnh độ bóng, màu sắc và kết cấu của bề mặt.

Light

Ánh sáng là yếu tố quan trọng giúp tăng cường tính chân thực cho cảnh 3D. Three.js cung cấp các loại ánh sáng như ánh sáng điểm, ánh sáng hướng và ánh sáng môi trường, giúp mô phỏng nhiều kiểu ánh sáng khác nhau.

Tính năng nổi bật của Three.js

Three.js là một thư viện đồ họa 3D mạnh mẽ, được đánh giá cao nhờ các tính năng độc đáo và linh hoạt, giúp người dùng dễ dàng triển khai các dự án đồ họa trên trình duyệt. Dưới đây là những tính năng nổi bật mà Three.js mang lại:

Khả năng kết xuất đồ họa mạnh mẽ

Three.js hỗ trợ đa dạng các bộ kết xuất (renderer), từ WebGL, Canvas, SVG cho đến CSS3D. Đặc biệt, WebGL renderer cho phép hiển thị hình ảnh 3D trực tiếp trên trình duyệt mà không cần cài đặt thêm plugin. Điều này đảm bảo chất lượng hiển thị đồ họa sắc nét và hiệu năng tối ưu ngay cả với các ứng dụng phức tạp.

Hỗ trợ nhiều loại đối tượng 3D

Three.js cung cấp sẵn các đối tượng 3D cơ bản như hình hộp, hình cầu, hình trụ và các mô hình phức tạp hơn như mặt phẳng hay vật thể tùy chỉnh (custom geometry). Điều này giúp các nhà phát triển dễ dàng xây dựng và mô phỏng các mô hình 3D đa dạng, từ đơn giản đến phức tạp.

Hệ thống ánh sáng linh hoạt

Một trong những điểm mạnh của Three.js là hệ thống ánh sáng được thiết kế chi tiết và chân thực. Người dùng có thể sử dụng nhiều loại ánh sáng khác nhau như:

Directional Light: Chiếu sáng theo hướng cố định, thường dùng cho ánh sáng mặt trời.
Point Light: Ánh sáng điểm tỏa ra từ một nguồn cố định, phù hợp cho hiệu ứng đèn.
Spotlight: Tập trung ánh sáng theo hình nón, lý tưởng cho các hiệu ứng sân khấu.
Ambient Light: Chiếu sáng đồng đều toàn bộ khung cảnh.

Texture và material phong phú

Three.js cho phép áp dụng texture (kết cấu bề mặt) vào các vật thể, mang lại sự sống động và chân thực. Ngoài ra, thư viện còn cung cấp nhiều loại material (vật liệu) như:

MeshBasicMaterial: Phong cách đơn giản, không phản chiếu ánh sáng.
MeshStandardMaterial: Hiệu ứng ánh sáng thực tế.
Phong Material và Lambert Material: Tạo hiệu ứng ánh sáng mượt mà và nổi bật.

Tương thích với các công cụ đồ họa khác

Three.js có khả năng nhập và xuất dữ liệu từ nhiều định dạng phổ biến như GLTF, OBJ, FBX và Collada. Điều này giúp tích hợp dễ dàng các mô hình 3D được thiết kế từ phần mềm chuyên nghiệp như Blender, Maya, hay 3ds Max.

Khi nào nên sử dụng Three.js ?

Dưới đây là những trường hợp phổ biến mà Three.js là một giải pháp lý tưởng:

Khi cần tạo đồ họa 3D trực tiếp trên trình duyệt

Three.js được thiết kế để chạy trên nền tảng web, hỗ trợ mạnh mẽ WebGL để hiển thị đồ họa 3D trực tiếp mà không cần cài đặt thêm plugin. Nếu bạn muốn xây dựng các mô hình 3D hoặc hiệu ứng động trực tiếp trên trang web, chẳng hạn như:

Mô phỏng sản phẩm (product visualization).
Game 3D trên trình duyệt.
Bản đồ tương tác 3D.

Khi cần tăng trải nghiệm người dùng với hiệu ứng 3D

Trong các trang web thương mại điện tử, marketing hoặc portfolio, việc sử dụng hiệu ứng 3D có thể làm nổi bật thương hiệu và thu hút sự chú ý của người dùng. Three.js cho phép bạn tạo các hiệu ứng tương tác đẹp mắt như:

Hiệu ứng cuộn trang (scroll animations) kết hợp 3D.
Tạo trải nghiệm khám phá sản phẩm 3D, nơi người dùng có thể xoay, phóng to hoặc tùy chỉnh sản phẩm.
Những trải nghiệm này không chỉ nâng cao sự chuyên nghiệp mà còn tăng mức độ tương tác của khách hàng.

Khi cần trình diễn dữ liệu phức tạp một cách trực quan

Three.js hỗ trợ tốt trong việc trực quan hóa dữ liệu phức tạp bằng đồ họa 3D. Điều này đặc biệt hữu ích trong các lĩnh vực như:

Khoa học và nghiên cứu: Mô phỏng 3D các hiện tượng tự nhiên, cấu trúc phân tử, hoặc bản đồ thiên văn.
Tài chính: Trực quan hóa khối lượng giao dịch, biểu đồ 3D.
Kỹ thuật: Hiển thị mô hình CAD hoặc các bản thiết kế kỹ thuật số.

Sử dụng Three.js trong các trường hợp này giúp trình bày dữ liệu rõ ràng và trực quan hơn, làm tăng khả năng hiểu biết và phân tích của người xem.

Khi cần tích hợp đồ họa 3D vào các dự án giáo dục hoặc đào tạo

Three.js rất phù hợp để tạo các mô hình giáo dục 3D tương tác, chẳng hạn như:

Các mô phỏng khoa học, vật lý, sinh học.
Hướng dẫn kỹ thuật sử dụng sản phẩm.
Thực hành và trải nghiệm thực tế ảo (VR) đơn giản.

Thư viện này giúp truyền tải kiến thức sinh động và dễ hiểu hơn, đặc biệt là khi so sánh với các công cụ 2D truyền thống.

Hướng dẫn bắt đầu với Three.js

Three.js là một thư viện mạnh mẽ, nhưng việc bắt đầu có thể hơi khó khăn nếu bạn chưa quen với JavaScript hoặc đồ họa 3D. Dưới đây là hướng dẫn chi tiết để bạn dễ dàng làm quen và triển khai một dự án cơ bản với Three.js.

Cài đặt thư viện

Đầu tiên, bạn cần chuẩn bị một môi trường để viết mã. Bạn có thể sử dụng bất kỳ trình soạn thảo mã nào như:

VS Code (được khuyến nghị).
Sublime Text hoặc Atom.

Tiếp theo, bạn cần một trình duyệt hỗ trợ WebGL (hầu hết các trình duyệt hiện đại đều hỗ trợ).

Tải thư viện Three.js

Có hai cách để thêm Three.js vào dự án:

Qua CDN: Thêm trực tiếp liên kết vào file HTML của bạn.

Qua npm: Nếu bạn sử dụng npm để quản lý gói, chạy lệnh sau:

npm install three

Tạo cấu trúc file dự án

Tạo một thư mục dự án với cấu trúc cơ bản như sau:

project-folder/

│
├── index.html # File HTML chính
├── script.js # File JavaScript cho Three.js
└── styles.css # File CSS (tùy chọn)

index.html

Dưới đây là mẫu file HTML cơ bản:

<!DOCTYPE html>

<head>

<title>Three.js Demo</title>

</head>

<body>

</body>

</html>

Viết mã cơ bản với Three.js

Bước 1: Tạo scene, camera và renderer

script.js

// Import thư viện (chỉ cần nếu dùng npm)

import * as THREE from 'three';

// Tạo Scene

const scene = new THREE.Scene();

// Tạo Camera

const camera = new THREE.PerspectiveCamera(

75, // Góc nhìn

window.innerWidth / window.innerHeight, // Tỷ lệ khung hình

0.1, // Gần nhất

1000 // Xa nhất

);

// Tạo Renderer

const renderer = new THREE.WebGLRenderer();

renderer.setSize(window.innerWidth, window.innerHeight);

document.body.appendChild(renderer.domElement);

Bước 2: Thêm đối tượng cơ bản

Tạo một hình lập phương và thêm nó vào scene:

// Tạo hình Geometry

const geometry = new THREE.BoxGeometry(1, 1, 1);

// Tạo Material

const material = new THREE.MeshBasicMaterial({ color: 0x00ff00 });

// Kết hợp Geometry và Material

const cube = new THREE.Mesh(geometry, material);

// Thêm hình lập phương vào Scene

scene.add(cube);

// Đặt camera vị trí để nhìn thấy hình

camera.position.z = 5;

Bước 3: Thêm vòng lặp hoạt động

Để đối tượng có thể chuyển động hoặc render liên tục:

function animate() {

requestAnimationFrame(animate);

// Xoay hình lập phương

cube.rotation.x += 0.01;

cube.rotation.y += 0.01;

renderer.render(scene, camera);

}

animate();

Những lưu ý khi sử dụng Three.js

Three.js là một thư viện mạnh mẽ, nhưng để tận dụng tối đa tiềm năng của nó và tránh những vấn đề thường gặp, bạn cần lưu ý một số điều sau:

Tối ưu hiệu suất: Hạn chế số lượng đối tượng và ánh sáng trong scene để tránh làm chậm trình duyệt.
Học cơ bản về WebGL: Three.js hoạt động dựa trên WebGL, vì vậy bạn cần nắm những kiến thức cơ bản về WebGL như: Shader để hiểu cách sử dụng shader để tùy chỉnh hiệu ứng ánh sáng và màu sắc và Canvas để nắm vững cách WebGL render nội dung qua canvas để quản lý tốt hơn.
Tận dụng tài nguyên có sẵn: Sử dụng mô hình 3D từ các thư viện miễn phí hoặc công cụ tạo shader để tiết kiệm thời gian.
Kiểm tra đa thiết bị: Đảm bảo ứng dụng hoạt động tốt trên các thiết bị và trình duyệt khác nhau.

Three.js không chỉ là một thư viện đồ họa 3D mạnh mẽ, mà còn là cầu nối đưa trải nghiệm tương tác 3D lên trình duyệt web. Với khả năng tùy biến linh hoạt và cộng đồng hỗ trợ lớn, Three.js mở ra cơ hội sáng tạo không giới hạn cho người dùng. LPTech hy vọng qua bài viết này, bạn đã có đủ những kiến thức cơ bản về Three.js và bắt đầu vận dụng nó vào công việc nhé!